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四軸飛行器原理、設(shè)計(jì)與控制
四軸飛行器設(shè)計(jì)與用途
學(xué) 院： 廣東白云技師學(xué)院
專 業(yè)： 電子信息工程與電氣技術(shù)（技師本科）
制作學(xué)生： 鄒劍平
指導(dǎo)老師： 廖高靈
四軸飛行器簡介
配置：
單片機(jī)AVR ATMEGA168PA
三軸數(shù)字陀螺儀 MPU—3050 電機(jī)（無刷） XXD 2212 1000KV 電子調(diào)速器（無刷） 好盈 天行者 40A 螺旋槳 1045
電池 格氏 2200mAh 11.1V 25C 機(jī)架 DIY
機(jī)架材料 玻璃纖維 鋁合金
四軸飛行器飛行原理
重心的距離相等, 當(dāng)對角兩個軸產(chǎn)生的升力相同時能夠保證力矩的平衡, 四軸不會向任何一個四軸飛行器有四個電機(jī)呈十字形排列, 驅(qū)動四片槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推力; 四個電機(jī)軸距幾何中方
向傾轉(zhuǎn); 而四個電機(jī)一對正轉(zhuǎn),一對反轉(zhuǎn)的方式使得繞豎直軸方向旋轉(zhuǎn)的反扭矩平衡, 保證了四軸航向的穩(wěn)定.
此飛行控制板規(guī)定四軸電機(jī)的排布方式如圖所示: 前(1號), 后(4號), 右(3號), 左(2號).
1,4號電機(jī)順時針方向旋轉(zhuǎn), 2,3號電機(jī)逆時針方向旋轉(zhuǎn). 四個電機(jī)的轉(zhuǎn)速做相應(yīng)的變化即可實(shí)現(xiàn)四軸 橫向、縱向、豎直方向和偏航方向上的運(yùn)動:
當(dāng)四軸需要向前方運(yùn)動時, 2,3號電機(jī)保持轉(zhuǎn)速不變, 1號電機(jī)轉(zhuǎn)速下降, 4號電機(jī)轉(zhuǎn)速上升, 此時4號電機(jī)產(chǎn)生的升力大于1號電機(jī)的升力, 四軸就會沿幾何中心向前傾轉(zhuǎn), 槳葉升力沿縱向的分力驅(qū)動四軸向前運(yùn)動.
當(dāng)四軸要轉(zhuǎn)向左轉(zhuǎn)向時, 1,4號電機(jī)轉(zhuǎn)速上升, 2,3號電機(jī)轉(zhuǎn)速下降, 使向左的反扭距大于向右的反扭矩, 四軸在反扭距的作用下向左旋轉(zhuǎn).
四個槳產(chǎn)生的推力, 超過或者低于四軸本身重力的時候能夠?qū)崿F(xiàn)豎直方向上升與下降的運(yùn)動, 當(dāng)槳的升力與四軸本身的重力相等的時候即實(shí)現(xiàn)懸停.
其他方式的運(yùn)動原理與以上過程類似. 四軸飛行原理雖然簡單, 但實(shí)現(xiàn)起來還需很多工作要做.
四軸飛行器控制流程圖
四軸飛行器的優(yōu)點(diǎn)
四軸飛行器與其他飛機(jī)比較相對穩(wěn)定性高； 四軸飛行器與其他飛機(jī)比較相對抗風(fēng)能力強(qiáng)； 載重量大(本機(jī)最大安全載重1100g); 姿態(tài)靈活，反應(yīng)速度快； 可超低空飛行；
四軸飛行器主要用途
可做無人偵察機(jī)，空中航拍（FPV），可作為新型微型機(jī)器人。娛樂飛行表演
四軸飛行器的特點(diǎn)及魅力除了深受DIY愛好者的青睞之外，
還有幾點(diǎn)供大家品味：
1、是它的相對簡單地機(jī)械構(gòu)造。正因?yàn)楹唵�，安全指�?shù)大大提高。無論是作為航空模型還是作為遙控平臺，安全永遠(yuǎn)是第一位的。
2、是它的相對穩(wěn)定性。飛行姿態(tài)平滑穩(wěn)定，機(jī)械振動被僅可能地減小是四軸的又一魅力，裝載圖像設(shè)備再好不過了。
3、是它的相對成本低廉，花盡可能少的錢獲取最大的性價比是我們追求的境界，為工業(yè)開發(fā)其商業(yè)用途奠定了必要的基礎(chǔ)。
最后，再為該新鮮事物（確實(shí)沒誕生幾年）潑幾盆冷水。
四軸是電子工業(yè)高速發(fā)展的產(chǎn)物，也局限了它的超越性的成長。有效載荷就是它的一大瓶頸；有限的飛行時間又是它的致命不足；抗風(fēng)能力表現(xiàn)脆弱也是大家有目共睹的事實(shí)。當(dāng)然，這些都會隨著技術(shù)的發(fā)展改善的。還有，單就操縱性能和視覺效果看，傳統(tǒng)的遙控直機(jī)要比四軸更震撼！ 分享快樂
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